摘 要：异型螺杆零件的螺矩与底径肯有随角度的变化的特点，在加工过程中主轴受力不均，导致主轴产生较强的震动与较大的圆跳动。文章立足于功能优化和功能组合的设计思路，提出了一种新颖而简洁的主轴减震机构。试验结果表明，该方案原理正确，可生产性强，是解决类似工程問题的一个良好办法。

关键词：异型螺杆加工；主轴减震；创新设计

1 方案设计背景

长杆异型螺杆是压缩机、注塑机械、石油装备等机械设备中的关键性基础零部件。由于长杆异型螺杆一般较长且螺矩与底径肯有随角度的变化而变化（如变螺矩、变半径、变螺矩变半径、变齿高、单头、多头螺矩螺纹），在通用车床、铣床上都难以加工，一般选用卧式铣床。在数控铣削加工过程中：由于此类零件几何形状复杂，切削参数在切削过程中变化范围大，进给速度一般偏低，以保护机床和刀具。同时异形螺杆工件长、直径大、导程大，在铣削加工过程就要求铣床主轴低转速、大扭距，而这类数控铣床主轴通常采用齿轮传动的传动方式，因此在加工过程中极易产生震动，噪声，且切削状态不稳定。本设计旨在解决此类数控铣床主轴工作时震动或圆跳动大的问题。

2 方案设计

2.1 技术方案

为了达到减小主轴震动或圆跳动的目的，本设计通过以下技术方案予以实现：

此类数控铣床主轴传动的减震机构，包括主轴和减震基座，在主轴上设置滚动轴承，滚动轴承上设置轴承衬和减震气缸，轴承衬与所述减震气缸的连接处设置防滑垫片和压力传感器；减震气缸沿所述主轴同一横截面上径向设置，减震气缸的另一端固定在所述减震基座上；减震基座包括中空固定管，中空固定管与主轴的轴心线为同一直线；中空固定管内壁径向设置气缸安装槽，减震气缸安装在气缸安装槽中；气缸安装槽为通槽，气缸安装槽的外部开口端设置气缸定位端盖，气缸定位端盖边缘通过紧固螺栓固定在所述减震基座表面；减震基座表面设置显示器；压力传感器连接微处理器，微处理器连接显示器。

在其中的减震气缸与气缸安装槽及气缸定位端盖一一对应设置，减震气缸、气缸安装槽及气缸定位端盖的数量为6个，与主轴的轴心线为中心对称设置。以保证其作用力均匀。

定位端盖的轴截面为“T”型结构，定位端盖的较小直径端设置在气缸安装槽中、与减震气缸外端端面压合。中空固定管下方通过锥形支柱固定在地面上。

2.2 工作原理

在主轴工作过程中通过压力传感器检测主轴六个方位的径向阻力大小，将其受力传入微处理器，由微处理器根据此六个方拉的受力情况来调节六个减震气缸的压力，通过采用气缸减震的方式控制主轴发生径向震动或跳动以维持主轴加工时的稳定性。同时减震气缸的作用力通过微处理器连接显示器，进行直观显示。

3 方案总结

采用本实用新型提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

（1）减震效果好。通过使用减震气缸缓冲吸收主轴加工时同一横截面上径向运动动能，其减震性能稳定，减震效果好。

（2）减震作用力的大小便于调节。每个减震气缸与轴承衬的连接处均设置压力传感器，便于调节减震气缸初始状态下的减震作用力，以适应不同加工工艺，保障加工精度。

（3）减震气缸固定安装在牢固稳定的减震基座上的气缸安装槽中，安装位置稳定、牢固，利于为主轴传动减震。

（4）减震气缸的减震作用力大小可视化，能够通过减震基座表面的显示器显示出来，便于操作。

参考文献

[1]申晓龙.加工长杆异型螺杆数控铣床的开发与应用[J].科技导报，2011，29（26）.

[2]袁冬梅，罗辑，唐毅锋.数控机床振动监测系统设计[J].机床与液压，2007（04）.

[3]关锡友，孙伟.数控主轴系统动力学特性分析方法研究[J].组合机床与自动化加工技术，2010（04）.

[4]周泰.多缸变载情况下气缸综合测试平台的设计[D].电子科技大学，2013.

[5]邝靖雅.负载对气缸缓冲性能影响的研究[D].大连海事大学，2012.

作者简介：陈建国（1983-），男，汉族，四川南充人，四川大学硕士，讲师，主要研究方向：机械制造及其自动化。